DE3434409C1 - Vorrichtung zum Schutz von Meereseinbauten gegen Eisberge - Google Patents

Description

• Die Abmessungen und die Masse des Abweisschwimmers, die Massen und Festigkeiten sowie die Ausbildung seiner Verankerungen und der Ballastgewichte sowie die Bewegungs-Widerstandskennlinien müssen im einzelnen den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt und in der Regel sowohl theoretisch als auch durch Modellversuche bestimmt werden.
• Im Regelfall geht der Geschwindigkeitsvektor des andriftenden Eisberges nicht durch die Vertikalachse des Meereseinbaus. Dies bedeutet, daß der Abweisschwimmer vom andriftenden Eisberg schräg bzw. exzentrisch getroffen wird. Dies führt zu einem seitlichen Ausweichen und Verdrehen des Abweisschwimmers unter gleichzeitigen Wegschieben desselben, wodurch die an der dem Eisberg abgewandten Seite des Meereseinbaues befindlichen Verankerungsketten, -seile oder dgl. gespannt werden. Durch die Beschleunigung des Abweisschwimmers entgegen dessen Strömungswiderstände einerseits und durch das Spannen der Verankerungsketten, -seile oder dgl. wird ein erheblicher Teil der Bewegungsenergie des Eisberges absorbiert, was auch zusätzlich durch Mitschleifen der Ballastgewichte des Abweisschwimmers über den Meeresboden hinweg geschehen kann. Selbst wenn der Geschwindigkeitsvektor des andriftenden Eisberges genau durch die Vertikalachse des Meereseinbaus geht (zentrischer Stoß), wird im Hinblick auf die unsymmetrische Form des Eisberges eine Seitwärtsbewegung und Verdrehung des Abweisschwimmers eintreten, der zu einer Ablenkung der Bewegungsrichtung des Eisberges und damit zu einem Vorbeileiten des Eisberges an dem Meereseinbau führt.
• Die beim Anstoß des Eisberges getroffene Seite des Abweisschwimmers kann infolge der Art und Spannung der Verankerungselemente angehoben oder herabgedrückt werden, während die gegenüberliegende Seite herabgedrückt oder angehoben werden kann. Durch die dem Abweisschwimmer in aller Regel beim Anstoßen eines Eisberges erteilte Drehbewegung werden weitere Beschleunigungsenergien und Verankerungskräfte erzeugt, die eine weitere Absorbierung der kinetischen Energie des Eisberges bewirken.
• Durch die vorerwähnten Bewegungsabläufe des Abweisschwimmers gibt der Eisberg einen relativ großen Teil der ihm innewohnenden kinetischen Energie ab und sein Geschwindigkeitsvektor erhält eine Querkomponente, wodurch er um den Meereseinbau herumgeleitet wird.
• In der Zeichnung sind zwei besonders vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden.
• Fig. 1 zeigt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer durch sie zu schützenden Bohrinsel in Seitenansicht; F i g. 2 zeigt ebenfalls in Seitenansicht diese Ausführungsform nach dem Aufdriften eines Eisberges an den Abweisschwimmer; F i g. 3 zeigt die erste Ausführungsform in Draufsicht; F i g. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Bohrinsel hat eine Plattform 1, die auf Pfeilern 2 ruht, mit welchen die Bohrinsel über ein Fundament 3 auf dem Meeresboden 9 ruht. Die Pfeiler 2 ragen über die Wasseroberfläche 4 hinaus und tragen die Bohrplattform 1 im Abstand oberhalb dieser Wasseroberfläche. Die Bohrinsel ist im seitlichem Ab stand von den Pfeilern 2 von einem ringförmigen Abweisschwimmer 5 umgeben, der hohl ausgebildet ist und aus Stahlbeton bzw. Spannbeton bestehen kann. Dieser Abweisschwimmer 5 hat geringfügigen Auftrieb, so daß er selbständig eine Schwimmlage an der Wasseroberfläche 4 oder unterhalb derselben einnehmen kann. Um diesen Schwimmkörper in seiner ohne äußere Schubeinwirkung gegebenen normalen Schwimmlage mit etwa gleichmäßigem allseitigen Abstand von der Bohrinsel bzw. deren Pfeilern 2 zu halten, sind an ihm an über den Umfang des Abweisschwimmers etwa gleichmäßig verteilten Stellen Verankerungsseile oder -ketten 6 befestigt, die locker durchhängend am Fundament 3 der Bohrinsel angeschlossen sind. Darüber hinaus sind an diesen Seilen oder Ketten 6 oder unmittelbar am Abweisschwimmer 5 über weitere Seile oder Ketten 7 Ballastgewichte 8 angehängt, die in Normalschwimmlage des Abweisschwimmers auf dem Meeresboden 9 aufliegen. Diese Ballastgewichte 8 halten den Abweisschwimmer in seiner gewünschten Schwimmhöhe.
• Die Ketten bzw. Seile 7 der Ballastgewichte 8 können in ihrer Länge so bemessen sein, daß der Abweisschwimmer 5 an der Wasseroberfläche 4 (siehe ausgezogene Darstellung des Schwimmers 5 in F i g. 1) oder in einem gewissen gewünschten Abstand unterhalb der Wasseroberfläche 4 (siehe gestrichelte Darstellung des Schwimmers 5 in F i g. 1) schwimmt. Die in F i g. 1 mit unterbrochenen Linien gezeigte Schwimmlage des Abweisschwimmers 5 unterhalb der Wasseroberfläche bietet den Vorteil, daß der Schwimmer die Zufahrt von Schiffen zur Bohrinsel 1, 2, 3 nicht behindert, wenn der Schwimmer in einer Tiefe unter dem Wasserspiegel gehalten wird, die größer ist als der Tiefgang der anlaufenden Schiffe.
• Der Abweisschwimmer ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 als geschlossener kreisförmiger Ring ausgebildet, der die Bohrinsel 1, 2, 3 vollständig umgibt. Er ist mit einer Hohlkammer 10 versehen, die zur Veränderung des Auftriebs des Schwimmers geflutet und gelenzt werden kann, wozu Flut- und Lenzeinrichtungen vorgesehen sind.
• F i g. 2 zeigt, wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 mit unterhalb der Wasseroberfläche schwimmenden Abweisschwimmer 5 sich dieser beim Auftreffen eines andriftenden Eisberges 11 im Wasser bewegt, d. h. horizontal und vertikal verschoben sowie gedreht wird. Da die Ketten oder Seile 7 der Ballastgewichte 8 in normaler Schwimmlage des Abweisschwimmers ziemlich geradlinig gestreckt sind, werden bei der vorgenannten zunächst erfolgenden Horizontalbewegung sowie Schwenkbewegung des Abweisschwimmers 5 die Ballastgewichte 8 entsprechend weit über den Meeresboden 9 geschleift bis es zu einer Straffung derjenigen Verankerungsketten bzw. -seile 6 kommt, die auf der dem Eisberg 11 abgewandten Seite der Bohrinsel 1,2,3 am Abweisschwimmer 5 befestigt sind. Nach dem Strammkommen dieser Verankerungsketten oder -seile kann eine weitere Horizontalbewegung des Abweisschwimmers 5 nicht mehr erfolgen. Derjenige Bereich des Abweisschwimmers, an welchem diese Verankerungsketten oder -seile angeschlossen sind, wird daraufhin im Wasser nach unten gezogen. Dabei kann der gegenüberliegende Bereich des Schwimmers, an welchen der Eisberg 11 angedriftet ist, unter Mitnahme des dort angehängten Ballastgewichtes 8 im Wasser angehoben werden, wodurch sich die in Fig.2 gezeigte Schräglage des Abweisschwimmers einstellt. Durch die Beschleunigung des Abweisschwimmers 5 in seine horizontale Schub- und Drehbewegung sowie seine Vertikalbewegung wird die kinetische Energie des Eisberges teilweise absorbiert, wozu no'ch der Strömungswiderstand des Abweisschwimmers und die Reibung der Ballastgewichte am Meeresboden sowie die Schwerkraft der ggf. angehobenen Ballastgewichte 8 beitragen.
• Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform ist der Abweisschwimmer nicht wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1,2 und 3 so ausgebildet, daß er einen geschlossenen, die Bohrinsel 1, 2, 3 vollkommen umgebenden Kreisring bildet, sondern er ist unter Bildung einer seitlichen Öffnung 12 in Draufsicht hufeisenförmig geformt. Er besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren getrennten Sektoren 13, die an ihren Stoßstellen 14 miteinander fest verbunden sind. Diese Sektoren können ebenso wie der Abweisschwimmer 5 beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 hohl ausgebildet und mit Flut- und Lenzeinrichtungen ausgestattet sein.
• Der hufeisenförmig geformte Abweisschwimmer 5 wird mit den Verankerungsketten oder -seilen 6 zweckmäßig so um die Bohrinsel 1, 2,3 herum verankert, daß seine geschlossene Seite der in F i g. 4 mit Pfeil angedeuteten hauptsächlichen Meeresströmung zugewandt ist.
• Durch die Öffnung 12 hindurch können Schiffe die Bohrinsel 1, 2, 3 anlaufen, auch wenn der Abweisschwimmer 5 nicht in entsprechender Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche 4 gehalten wird.
• Der Abweisschwimmer 5 kann nicht nur kreisrunde, sondern auch eckige Form haben. Es können auch mehrere Abweisschwimmer radial nebeneinander oder übereinander angeordnet sein. Zweckmäßig ist der Abweisschwimmer in radialer Richtung, also zum Meereseinbau hin im wesentlichen unelastisch bzw. starr, um die kinetische Energie des Eisberges aufnehmen und absorbieren zu können. Anstelle der bei den in den F i g. 1 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen vorgesehenen Befestigung der Verankerungsketten, -seile oder dgl. 6 am Fundament des Meereseinbaues können diese auch am Meeresboden befestigt sein.
• Wesentlich ist für die erfindungsgemäße Funktion des Abweisschwimmers, daß dieser durch die Ballastgewichte oder durch seinen Auftrieb in seiner normalen ohne äußere Schubeinwirkung gegebenen Schwimmlage so gehalten wird, daß seine schräg nach abwärts zur Bohrinsel bzw. zu einer Stelle des Meeresbodens unterhalb der Bohrinsel gerichteten Verankerungsketten, -seile oder dgl. (Ziffer 6 in der Zeichnung) lose durchhängen, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, um dem Abweisschwimmer beim Auftreffen eines Eisberges die in F i g. 2 gezeigte verschobene Lage zu ermöglichen.

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Schutz gegründeter oder schwimmender Meereseinbauten, z.B. künstlicher Inseln, gegen andriftendes Eis, bestehend aus einem oder mehreren den Einbau im Abstand zumindest teilweise umgebenden Fendern, d a d u reh g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Fender zum Schutz vor Eisbergen von einem selbständig schwimmenden Abweisschwimmer (5) gebildet ist, der mit einer Anzahl von Verankerungsketten, -seilen oder dgl. (6) am Meeresboden (9) und bzw. oder an dem Einbau (1, 2, 3) verankert ist, welche vom Abweisschwimmer ausgehend in Richtung schräg abwärts zum Meeresboden und bzw. oder zum Einbau hin in Ruhelage mit Durchgang locker angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsketten, -seile oder dgl. (6) an über den Umfang des Abweisschwimmers (5) verteilt angeordneten Stellen an diesem angeschlossen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Verankerungsketten, -seile oder dgl. (6) an etwa gegenüberliegenden Seiten des Meereseinbaus (1, 2, 3) an dem Abweisschwimmer (5) befestigt sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Abweisschwimmer (5) über Seile, Ketten oder dgl. (7) Ballastgewichte (8) befestigt sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballastgewichte (8) auf dem Meeresboden (9) lose auflagerbar und auf diesem aufliegend schleppbar sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten, Seile oder dgl. (7) in ihrer Länge so bemessen sind, daß sie bei auf dem Meeresboden aufliegenden Ballastgewichten (8) den Abweisschwimmer (5) in gewünschter Schwimmlage an oder unter der Wasseroberfläche (4) halten.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenbemessung der Ketten, Seile oder dgl. (7) so ist, daß der Abweisschwimmer (5) in einer Tiefe unter dem Wasserspiegel (4) schwimmend gehalten wird, die größer ist als der Tiefgang der den Meereseinbau anlaufenden Schiffe.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweisschwimmer (5) eine oder mehrere mit Flut- und Lenzeinrichtungen ausgestattete Hohlkammern (10) hat.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweisschwimmer (5) aus mehreren aneinander befestigten Abschnitten (13) zusammengesetzt ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweisschwimmer (5) ganz oder teilweise aus Beton oder dgl. Schwermaterial besteht oder solches Material als Ballastmaterial enthält.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweisschwimmer (5) den Meereseinbau (1, 2, 3) ringförmig völlig umgibt.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweisschwimmer (5) eine seitliche Öffnung (12) bildend in Draufsicht etwa hufeisenförmig ausgebildet ist.

    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz gegründeter oder schwimmender Meereseinbauten, z. B. künstlicher Inseln, gegen andriftendes Eis, bestehend aus einem oder mehreren den Einbau im Abstand zumindest teilweise umgebenden Fendern.

    Der Schutz solcher Gewässereinbauten gegen andriftendes Eis, wie Eisberge, große Eisschollen, Packeis oder dergleichen, wird immer bedeutsamer, da mehr und mehr künstliche Bohrinseln in arktischen Gewässern aufgrund der dortigen reichlichen Energievorkommen oder anderen Bodenschätze eingesetzt werden. Jedoch scheiterte die Ausbeutung dieser Bodenschätze bisher u. a. an brauchbaren Konzepten, wie solche Bohrinseln gegen den Stoß andriftender Eisberge oder dgl.

    mit einer Masse von maximal ca. 107 t und einer Geschwindigkeit von maximal ca. 0,5m/s wirksam geschützt werden können.

    Es ist bereits eine Konstruktion zum Schutz künstlicher lnseln in arktischen Gewässern bekannt, welche aus zwei konzentrisch die Insel umgebenden Barrikaden mit geneigten eisbrechenden Wänden besteht (USA-Patentschrift 43 26 822). Da die Barrikaden auf dem Meeresboden gegründet sind, eignet sich diese Konstruktion nur für vergleichsweise flache Gewässer mit nicht mehr als 20 m Tiefe, in welchen zwar arktisches Meereseis, jedoch keine von Gletscherabbrüchen stammende Eisberge vorkommen.

    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß andriftende Eis berge mit geringem baulichen und betriebsmäßigen Aufwand an-Meereseinbauten vorbeigeleitet werden können.

    Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung erreicht.

    Zweckmäßige Ausführungsformen für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

    Mit dieser Ausbildung ist es möglich, ohne komplizierten funktionellen bzw. betriebsmäßvgen Aufwand künstliche Meereseinbauten, wie Bohrinseln, in eisberggefährdeten Gebieten, wie beispielsweise der Neufundlandbank, relativ gefahrlos einzusetzen. Denn durch die Ausbildung des Fenders als selbständig schwimmender Abweisschwimmer und dessen erfindungsgemäßer Verankerung mit lose gespannten Verankerungsketten, -seilen oder dgl. wird es möglich, beim Auftreffen eines Eisberges auf die Außenseite des Schwimmers die translatorische Bewegungsenergie des Eisberges durch die erheblich geringeren Massenkräfte des Schwimmers bei relativ großem Verschiebeweg teilweise zu absorbieren und den Eisberg mit seiner Restenergie durch transversale und ggf. rotatorische Bewegung an dem Meereseinbau vorbeizuleiten.

    Bei dem erfindungsgemäßen Eisbergabweiser ist es zweckmäßig, daß die schräg abwärts zum Meereseinbau hin gerichteten Verankerungsketten, -seile oder dgl. in Normalstellung des Abweisschwimmers, d. h. in dessen ohne äußere Schubeinwirkung gegebener Schwimmlage, locker durchhängen, so daß der Abweisschwimmer in allen sechs räumlichen Freiheitsgraden beweglich ist.

    Dabei kann die Spannung der Verankerungsketten, -seile oder dgl. so bemessen werden, daß der Abweisschwimmer in Normalstellung eine zentralsymmetrische Schwimmlage zum Meereseinbau einnimmt und in diese nach erfolgtem Eisbergstoß wieder zurückkehrt.